[发明专利]骨关节炎第二亚型的生物标记物以及用途

说明书

本发明公布了骨关节炎第二亚型的生物标记物以及用途，主要是胶原降解和/或胶原纤维形成的代谢途径上的生物物质在诊断骨关节炎的分型上的用途。

技术领域

本发明涉及一种基于转录组学对膝关节炎疾病分型的方法和疾病亚型标志性基因和通路的检测，特别的属于利用生物标记物来诊断骨关节炎的分型。

技术背景

骨关节炎(Osteoarthritis, OA)是全球所有国家遇到的最常见的肌肉骨骼系统疾病之一。在欧洲每一分半就有一例骨关节置换手术；全球有 50%的 65 岁以上人群患有骨关节炎;在中国，50 岁以 上人群有 25.3%患有骨关节炎。骨关节炎的临床症状是疼痛和关节功能障碍。关节功能的进行性衰退导致关节的活动性丧失以及功能受限；从而使患者活动受限，生活质量下降；约25%的OA患者无法完成正常生活中的主要活动。美国疾病防控中心和哈佛大学公共卫生部门的一项研究表明骨关节炎是引起老年人残疾的五个主要疾病之一。在发达国家，骨关节炎的治疗费占国内总生产值的 1.0%-2.5%。

目前对关节炎的发生机制假说有:“磨损” 理论，与衰老相关，软骨细胞对生长因子的反应性降低，线粒体功能障碍和 AGE (advanced glycation end products) 的异常累积；因此很多人认为，OA 是随着 机体老化自然产生的疾病；然而并不是所有的老年人都会患 OA。随着研究的深入，研究者发现软骨细胞外基质(如胶原或蛋白聚糖)可以诱导非酶胶原交联并 使蛋白聚糖分子缩短。胶原分子的过度交联影响软骨的生物力学性质，导致软骨僵硬、易碎；蛋白聚糖的缩短和降解导致其糖侧链缺失和亲水性丧失。 此外，AGEs 水平升高会导致合成代谢下降。但是这些现象并不能完全解释个体发生 OA 的风险和疾病进程，越来越多的研究表明 OA 的发生发展和遗传分子有紧密的联系。例如:（1）在蛋白编码基因方面：通过参与Wnt通路影响软 骨和骨发育的FRZB 基因已经被证明和 OA 有关。与胶原合成相关的基因COL2A1突变会导致OA，而COL1A1突变会减少女性患关节炎的风险。（2）表观遗传方面：甲基化的改变会影响基质降解基因(MMP13，ADAMTS4等)、 炎症因子基因(IL1b，IL6，IL8等)和其他 OA 相关转录因子(HOX，SOX9， DIO2 和 TGF-beta 等)的表达。组蛋白修饰的改变会影响胶原基因(COL2A1)和OA相关通路基因(SOX9，Sirtuin1 等)的表达。（3） 非编码基因方面：目前研究比较少，主要集中在小 RNA(mircoRNA)上。比如: miR-127-5p会抑 制 MMP-13表达，进而产生 IL-1b；如果抑制 miR-127-5p，MMP-13表达升高从而导致OA；miR-140 会靶向 ADAMTS5，IGFBP-5(insulin-like growth factor bindingprotein 5)等基因从而影响 OA 的发生。长非编码 RNA(long non-coding RNA, lncRNA)在骨关节炎中的报道也非常少，其中 Fu 发现一个lncRNA——UC.343 可能靶向HOXC8，影响IL-1b表达。

虽然有少数研究者对骨关节炎进行分类，但仅基于临床现象出发，所以现有的诊断骨关节炎的金标准依然是影像学；治疗也只能是止痛等保守的对症治疗或在病变部位采取手术方式。综上骨关节炎的分子研究现状可以发现，有很多研究已经揭示了骨关节炎的共性信号通路，对骨关节炎的治疗具有一定的启示作用；但没有能用于指导骨关节炎亚群诊断治疗的分子标记。而亚群解析研究对提升特定病人群体疗效具有重要意义并且已经建立了成功的实例，如肺癌中的表皮生长因子受体 (Epidermal growth factor receptor,EGFR)阳性亚群发现后，EFGR抑制剂给该亚型病人带来有效治疗效果。

这就需要更为准确的诊断OA的病例过程和分型,利于准确的治疗方案的，例如药物的使用。

发明内容

本发明从在基因层面研究骨关节炎的病理机制，对骨关节炎进行分型，找到有效和有针对性的诊断标志物，从而为治疗OA提供了新的标准。